碳纖維加固技術
曾工        
碳纖維加固、裂縫補強、粘鋼加固、植筋加固、結構補強、防水堵漏、結構加固、建筑加固、房屋加固、橋梁加固、結構設計、裂縫修補、混凝土切割、加大截面加固、后錨固、化學錨固、錨固植筋、植筋、碳纖維、粘鋼、加固、補強
毅實(重慶)建筑加固工程有限公司技術部
淺談碳纖維加固技術                                                    
摘要：碳纖維片材(CFRP systems)是碳纖維布及碳纖維板的總稱。使用碳纖維片材加固修復混凝土的技術是20世紀80年代開始在國際上研究應用的一種混凝土結構外部補強加固的新技術。本文介紹了碳纖維片材加固鋼筋混凝土結構所涉及的材料及加固類型，對這項技術應用前景進行了展望。 重慶毅實加固公司 0 引言 　　碳纖維加固技術技術自1997 年引入我國，立即受到了工程界的關注，成為了研究和應用的熱點。外部粘貼碳纖維片材加固混凝土結構的技術有很多優點:可有效地提高已有構件的強度和剛度,而構件的尺寸及自重幾乎不增加，且耐腐蝕性好，施工過程簡便，施工質量容易保證等。近年來，碳纖維片材已廣泛地應用于橋梁、建筑物、隧道、涵洞及其它各種混凝土結構的加固補修工程之中。 　　1 材料特性 　　碳纖維片材加固鋼筋混凝土結構所涉及的材料主要有兩種:一是碳纖維片材；二是配套樹脂粘貼材料。 　　1.1 碳纖維片材(CFRP) 　　CFRP乃英文Carbon Fiber Reinforcement Polymcr的縮寫,即碳纖維增強塑料。碳纖維是把聚丙烯、人造纖維、石油或煤瀝青、苯酚樹脂等原料,在不活潑氣體中經2000℃～3000℃的高溫燒成紡線一樣的東西,使其碳素化而制造出來的具有質輕、高強、耐腐蝕等高性能的無機纖維。碳纖維是直徑約7～10μm 的碳原子絲,工業上用的碳纖維絲是將6000～ 根這樣的碳原子絲以絞線或麻繩的方式排列而成,其粗細僅相當于人的1 根頭發絲。碳纖維布就是連續碳纖維單向或多向排列，未經樹脂浸漬固化，在施工過程中再給予浸潤的布狀碳纖維制品。而碳纖維板是經樹脂浸漬固化的板狀碳纖維制品，施工中再用樹脂將其粘貼于結構表面,類似于粘貼鋼板。板材的使用量依然較小，但由于該種形式的CFRP 利用效率高。碳纖維材料物理力學性能優越，具有高強、高彈模、重量輕、耐腐蝕及易于施工等特點。碳纖維承受變形能力較強，韌性好，普通中等彈模碳纖維的極限應變達0.015～0.020。碳纖維的抗拉強度是普通鋼筋的10倍以上,彈性模量略高于鋼筋。另外,碳纖維沒有類似鋼筋的屈服點,在達到抗拉強度之前基本上為線彈性狀態。 　　1.2 樹脂類粘結材料 　　采用碳纖維片材對混凝土結構進行加固修復時，應采用配套樹脂類底層樹脂、找平材料、浸漬樹脂或粘貼樹脂進行加固修復。底層樹脂的作用是增強加固表面混凝土與找平材料或粘貼樹脂界面粘結強度。找平材料的作用是使加固表面平整度符合規定要求，并與底層樹脂及浸漬樹脂具有可靠的粘結強度。浸漬樹脂是粘貼碳纖維布的主要粘結材料，粘貼樹脂是粘貼碳纖維板的主要粘結材料，其作用是使碳纖維片材與混凝土得到充分的粘結，使其共同承受結構的作用。粘貼樹脂的力學性能指標，主要包括正拉粘結強度、拉伸強度、拉伸剪切強度、彎曲強度。 　　2 加固類型 　　碳纖維加固法是在混凝土構件表面用特制建筑結構膠粘貼碳纖維片材，以提高結構承載力的加固法。該法具有適用面廣，不影響結構外形，耐久性和耐腐蝕性好，施工簡單快速等優點。碳纖維片材的主要作用為抵抗拉力，一般用于抗彎構件的板與梁的受拉力部位、梁與柱、橋墩的抗剪力部位，柱或橋墩的圍束加固以及鋼筋錨固、握裹長度不足的部位等。碳纖維為極細纖維，因強度高，故由環氧樹脂將其結合成一體后在纖維方向上具有高抗拉強度。在構造物的加固設計上，一般原則上避免兩種性質差異過人的材料結合在一起，而碳纖維的強度雖然很高，但是其彈性系數卻與鋼筋相差不多，碳纖維用于鋼筋混凝土的加固上不會有不匹配的問題，因此可以用于彌補鋼筋混凝土內鋼筋的抗拉不足部分。碳纖維加固結構屬二次組合結構，而就如鋼筋與混凝土間的握裹力一般，碳纖維需借助膠粘劑與混凝土結合，兩者之間的結合必須大于混凝土本身的抗剪強度，這種膠粘劑涂抹于平整的混凝土表面，一般稱之為底層樹脂，易于滲入混凝土內與混凝土結合成類似樹脂混凝土，可以加強混凝土的強度，并與碳纖維密切結合，有效傳遞剪力，而使碳纖維與混凝土結合成一體，達到補強效果。 　　用碳纖維片材進行抗彎加固,一般是把碳纖維片材粘貼在混凝土結構的受拉區,使之與混凝土構件共同承受荷載，以提高構件受彎承載力。為了達到不同的加固強度，可以根據具體情況設計所需碳纖維片材的層數。相關試驗研究表明，使用碳纖維片材加固混凝土梁，可以大幅提高混凝土梁的抗彎承載力及剛度，抗彎剛度提高約17%～99% ，抗彎承載力提高約19%～99%。加固后的梁與未加固的梁相比，在鋼筋屈服以前，碳纖維片材所起的作用不大，當鋼筋屈服以后，加固后的梁撓度增長速度要緩，并且在同一荷載水平下，撓度值要比未加固梁小。對于裂縫的開展，加固后的梁較未加固的梁出現晚，分布均勻，而且裂縫間距和寬度要小。 　　利用碳纖維片材對鋼筋混凝土構件進行抗剪加固的原理，是利用碳纖維片材的抗拉能力來約束混凝土受剪斜裂縫的出現與開展。加固梁采取的粘貼方式主要有封閉粘貼、U形粘貼、側面粘貼，加固柱粘貼方式一般為封閉粘貼。碳纖維片材對混凝土構件進行抗剪加固,主要的破壞形為由于應力集中導致碳纖維片材與混凝土之間發生剝離破壞,影響了碳纖維片材受剪加固作用的發揮。 　　3 碳纖維片材加固混凝土結構技術的應用前景及展望 　　碳纖維片材加固混凝土結構在我國起步雖然較晚，但起點高，發展迅猛。目前，我國已建混凝土建筑物中存在很多由于設計、施工的缺陷和長期使用過程中的損傷老化或災害造成的混凝土結構開裂、抗震能力下降、承載力不足等問題，所以目前國內加固維修市場龐大，碳纖維片材加固混凝土結構技術的應用前景相當廣闊，已成為土木工程界又一新的經濟增長點。 　　參考文獻 　　抗震加固方法在國外的若干新發現.建筑結構[2]連續纖維加固結構技術及其發展中的若干問題[3]我國碳纖維加固補強結構的研究現狀及展望 　　[4]FRP復合材料加固混凝土結構新技術研究進展[5]混凝土表層嵌貼CFRP板粘結機理研究

毅實建筑加固工程有限公司是一家集科研開發、工程加固改造設計、施工、技術服務與工程咨詢于一體的綜合性、專業化工程加固施工企業。
	公司具有國家建設部下發的結構補強特種專業承包、防水資質、安全生產。同時公司與同濟大學土木工程學院、上海設計院等科研單位建立了長久的協作關系,能夠為客戶提供從地下到空間,從設計到施工等全過程、全方位的服務。我們擁有多名中高級結構設計工程師和研究人員,以及達到專業技術水平施工人員。公司主要承接:建筑房屋橋梁結構設計;植筋加固;粘鋼、包鋼加固;碳纖維加固;結構補強;防水堵漏;混凝土切割;裂縫補強;結構加固;建筑加固;房屋加固;橋梁加固;結構設計;裂縫修補;加大截面加固;后錨固;化學錨固等工程。
	公司鄭重承諾:我們將繼續本著“精確的設計,優質的施工,誠信的經營,熱忱的服務”的宗旨,熱烈歡迎與各界朋友真摯合作、謀求雙贏、共同發展、共筑加固行業新藍天。注冊資金:人民幣1600萬